นักวิทย์เสก “น้ำ” ให้ไหลขึ้นที่สูงได้ !!

บีบีซีนิวส์ – นักฟิสิกส์สามารถทำให้ “น้ำ” ไหลขึ้นสู่ที่สูงได้อย่างน่าอัศจรรย์ โดยสาธิตโชว์หยดน้ำที่ค่อยๆ ไต่ระดับขึ้นบนพื้นผิวหยักเหมือนขึ้นบันไดมีความชัน 12 องศา ซึ่งพัฒนาแนวคิดนี้มาจาก “ไลเดนฟรอสต์ เอฟเฟกต์” ที่พบว่าหยดน้ำบนกระทะที่ร้อนจัดนั้นไม่ติดกับพื้นกระทะและสั่นไหวได้

นักวิทยาศาสตร์ชาวสหรัฐฯ ทำการทดลองเพื่อค้นหาว่าโมเลกุลของไอน้ำร้อนจะสามารถเคลื่อนที่ย้อนขึ้นที่สูงได้อย่างไร โดยผลการทดลองครั้งนี้ทีมนักวิทยาศาสตร์ได้เขียนอธิบายลงในวารสารฟิสิกส์รีวิวเล็ตเตอร์ส (Physical Review Letters) ว่าน่าจะนำไปใช้ในการทำความเย็นให้กับอุปกรณ์ไมโครชิป

สิ่งที่นักฟิสิกส์ทีมนี้ค้นพบก็เนื่องมาจากการสังเกตในห้องครัวอย่างที่ทุกๆ เคยเข้าไปหุงหาอาหารกัน โดยตั้งกระทะไว้บนเตาให้เกิดความร้อนจนเกิดจุดเดือดของน้ำ และเมื่อหยดน้ำลงบนกระทะที่ร้อนบริเวณด้านใต้ของหยดน้ำที่สัมผัสกับผิวกระทะก็จะไม่ได้สัมผัสกันแนบชิด และสั่นไปมา ซึ่ง “โยฮานน์ กอตต์ลอบ ไลเดนฟรอสต์” (Johann Gottlob Leidenfrost) นักฟิสิกส์ชาวเยอรมันสามารถอธิบายได้เมื่อช่วงศตวรรษที่ 18 โดยต่อมาเรียกปรากฏการณ์นี้ว่า “ไลเด็นฟรอซ เอฟเฟค” (Leidenfrost Effect)

“พวกเราสนใจว่าจะสามารถนำปรากฏการณ์นี้ไปใช้เคลื่อนย้ายของเหลวต่างๆ โดยรอบได้อย่างไร” ดร.ไฮเนอร์ ลิงเค (Heiner Linke) เจ้าของโครงการทำน้ำเคลื่อนไหวในทิศทางต่างๆ ซึ่งวิธีการนั้นก็ไม่ได้ยากเย็นอะไร แทนที่จะใช้วัตถุพื้นราบ ก็ใช้วัตถุที่เป็นร่องหยักๆ เหมือนขั้นบันไดแทน

จากการทดลองทีมงานเห็นหยดน้ำพยายามดิ้นผลักตัวขึ้นสู่ที่สูงตามรอยหยักที่มีความลาดชัน ไม่เหมือนกับตอนที่อยู่บนก้นกระทะแบนราบที่สั่นไปมาเพียงอย่างเดียว ซึ่งตัวกลไกที่ทำให้หยดน้ำสามารถไหลย้อนขึ้นก็คือ “ไอน้ำ” ซึ่ง ดร.ลิงเคอธิบายว่า หยดน้ำอยู่บนไอน้ำที่กำลังไหลขึ้นสู่ที่สูงกว่า เหมือนกับไอน้ำเป็นเรือพาหยดน้ำไต่ขึ้นไปตามรอยหยักของพื้นผิว

หยดน้ำสามารถไต่รอยหยักไปได้ทีละขั้น ตามแนวลาดที่มีความชัน 12 องศา และเมื่อนำภาพที่บันทึกไว้มาฉายต่อเนื่องอย่างรวดเร็ว จะเห็นว่าหยดน้ำกำลังไต่ขึ้นที่สูง เหมือนกับสัตว์เซลล์เดียวไร้รูปร่างกำลังค่อยๆ กระดึบๆ

อย่างไรก็ดี สิ่งที่ ดร.ลิงเคกำลังศึกษาอยู่ก็คือต้องการให้มีการขับเคลื่อนในระดับโมเลกุล เพื่อนำไปใช้ในระบบทำความเย็นของคอมพิวเตอร์ไมโครชิป ซึ่งกระแสไฟฟ้าได้ไหลผ่านไมโครโพสเซสเซอร์ ทำให้เกิดความร้อน และความร้อนดังกล่าวก็ไปจำกัดการทำงานของอุปกรณ์คอมพิวเตอร์

แม้ว่าจะมีชิปหลายชนิดที่เติมวงจรที่ทำให้อุปกรณ์เย็นขึ้น แต่ก็ยังต้องการตัวปั๊มเพื่อผลักความเย็นกระจายได้ทั่ว ซึ่งทำให้ต้องสร้างความร้อนมากกว่าเดิมเสียอีก ดังนั้นการที่สามารถบังคับทิศทางของโมเกลกุลของน้ำและไอน้ำได้นับเป็นหนทางที่จะช่วยให้เกิดการสร้างระบบทำความเย็นในไมโครชิปแบบที่ไม่ต้องอาศัยการขับเคลื่อนใดๆ